mini學術角 | 上海科研團隊突破污水處理廠新污染物篩查難題 非靶向技術鎖定5類高風險物質

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上海科研團隊

突破污水處理廠新污染物篩查難題

非靶向技術鎖定5類高風險物質

近日，上海市政工程設計研究總院（集團）有限公司李彧博博士的研究成果《污水處理廠中新污染物的非靶向分析及風險篩查》正式發表于《凈水技術》2025 年第 6 期。該研究創新運用高分辨率串聯質譜非靶向分析技術，成功在上海某大型污水處理廠識別出 710 種化合物，并精準鎖定 5 類具有高環境與健康風險的新污染物，為我國城鎮污水處理廠新污染物管控提供了關鍵技術支撐與數據參考。

優先考慮意外險新污染物成治水新挑戰

傳統技術難破 “識別困局”

隨著水環境治理不斷深入，“新污染物” 逐漸成為行業關注焦點。這類污染物指新近被發現或關注、對生態環境或人體健康存在風險，但尚未納入有效管理的物質，包括部分抗生素、個人護理品成分、工業中間體等。由于其具有低濃度、難降解、高毒性特點，現有污水處理工藝對其去除效果有限，甚至可能在處理過程中轉化為新的有毒產物。

“傳統靶向分析技術只能檢測預設的已知污染物，面對污水中種類繁多、結構復雜的新污染物及轉化產物，往往‘力不從心’。” 李彧博博士指出，此前研究顯示，活性污泥法對部分新污染物去除率較低，還可能出現 “負去除”—— 即母體化合物轉化為更多代謝產物，進一步增加污染風險。如何全面、高效地篩查污水中的新污染物，成為破解治水難題的關鍵。

非靶向分析 + 分子網絡

構建 “全鏈條篩查體系”

為突破這一困局，李彧博團隊搭建了一套基于非靶向分析（NTA）的完整工作流程。研究團隊在上海某大型污水處理廠的 6 個關鍵環節（總進水、預處理出水、初沉池出水、生反池出水、深度處理出水、總出水）采集樣品，利用四級桿飛行時間質譜儀（安捷倫 6540 Q-TOF/MS）進行檢測。

“我們先通過 MS-DIAL 軟件從樣品中提取分子特征，共得到 1262 個正極分子特征和 2078 個負極分子特征；再用 MS-CleanR 軟件過濾冗余數據，減少假陽性干擾；最后通過 MS-FINDER 軟件結合多個數據庫進行結構識別，并經人工核查確認。” 李彧博介紹，這套流程最終從復雜數據中精準識別出 710 種化合物，涵蓋藥物、化工原料、人體代謝產物等多個類別，充分體現了污水成分的復雜性。

為進一步追蹤新污染物的轉化規律，團隊還引入分子網絡技術：以高風險污染物為中心節點，通過分析二級質譜相似性，構建分子關聯網絡。例如，在分析間甲基苯酚（一種具有長期水生生物毒性的污染物）時，發現與其結構相似的 6 個分子特征中，有 1 個分子特征（Neg-1187）的信號強度變化與其呈顯著正相關（斯皮爾曼相關系數 0.829），推測可能為其轉化產物，為后續研究污染物遷移路徑提供了重要線索。

5類高風險物質浮出水面

總出水仍存轉化產物風險

通過比對 PubChem 網站的環境與健康風險數據，團隊從檢索分數較高（＞6.0 分）的化合物中，鎖定了 5 類帶有危險性標記的高風險物質，分別為：

• 植物鞘氨醇（CAS 號：554-62-1）：一種常用于護膚品、護發素的磷脂類物質，對水生生物毒性強，且以往監測研究較少；

• 3 - 甲基 - 2 - 氧丁酸（CAS 號：759-05-7）：大腸桿菌中泛酸的前體，具有較強腐蝕性；

• 鄰苯二酚（CAS 號：120-80-9）：廣泛用于照相顯影劑、橡膠抗氧化劑等，具有急性毒性和致癌性；

• 間甲基苯酚（CAS 號：108-39-4）：主要用于合成樹脂、消毒劑，對水生生物有長期危害；

• 尼古丁（CAS 號：54-11-5）：可作醫藥原料及殺蟲劑，對水生生物兼具急性與長期毒性。

研究還發現，部分污染物及其轉化產物在污水處理過程中濃度波動明顯。例如，植物鞘氨醇在初沉池出水中濃度降至總進水的一半，但在生反池出水后又大幅上升，最終在總出水中仍保持較高水平；間甲基苯酚在生反池出水中信號強度顯著提升，其關聯轉化產物濃度也同步上升。這表明，即使經過多環節處理，部分高風險新污染物的轉化產物仍可能隨尾水排放，需進一步優化處理工藝。

技術成果為新污染物治理 “鋪路”

行業可查期刊獲取詳情

此次研究不僅建立了高效的新污染物非靶向篩查方法，更首次系統揭示了上海某大型污水處理廠新污染物的賦存與轉化規律。“未來可基于這套技術，進一步擴大篩查范圍，明確更多新污染物的來源與遷移路徑，為針對性制定治理方案提供依據。”

目前，該研究的完整技術細節與數據已發表于《凈水技術》2025 年第 6 期，更多行業從業者與科研人員可登錄《凈水技術》官方網址www.jsjs1982.com查詢全文，也可關注 “凈水技術” 微信訂閱號，獲取期刊最新刊文動態、新污染物治理前沿資訊及行業技術交流信息，共同推動水環境新污染物防控領域的技術進步。

2025年第6期

編輯：原文來自《凈水技術》2025年第6期，本文由AI輔助生成。

排版：《凈水技術》編輯 李濱妤

校對：《凈水技術》社長/執行主編 阮辰旼

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